Transcript PRAMシミュレータの構築

PRAMシミュレータの構築
情報論理工学研究室
01-1-26-037 橋本 博之
あらまし
背景
PRAM(Parallel
Random Access Machine)
PRAMシミュレータ
PRAMシミュレータの実行例
結論
背景
問題を高速に解く
複雑な問題を解きたい
高性能コンピュータを手軽に使いたい
並列アルゴリズムが必要
並列計算モデル上で設計・解析が行われる
PRAM
parallel random access machine
共有メモリ
P１
P２
P３
・・・・
Pｐ
共有メモリとそれに接続されたp個のプロセッサから成る
PRAMアルゴリズムの実行
0
1
2
3
4
P1
P2
P3
5
演算命令
メモリアクセス命令
入出力命令
同期
P4
メモリセルに対して
1単位時間でデータの読み書きができる
演算は1単位時間で行なうことができる
PRAMの特徴
 単純
同期や通信のコスト、データの局所性を無視
 汎用
アーキテクチャに依存しない
アルゴリズムの設計・解析がし易い
しかし、PRAM自体の実現は困難である
目的
PRAMアルゴリズムの評価を容易にする
PRAMシミュレータの作成
PRAMアルゴリズムを記述できる言語を作成する
PRAM用並列言語を作成
PRAMシミュレータとは
 PRAM用並列言語
 並列アセンブラ
 PRAMコンパイラ
 VPSM(Virtual
Parallel Stack Machine)インタプリタ
以上の4要素から成る
PRAMシミュレータによる実行の流れ
PRAM用
並列言語プログラム
VPSMインタプリタ
PRAMコンパイラ
並列アセンブラ
PRAM用並列言語
C風手続き
型言語
+
Parallel命令
＝
PRAM用
並列言語
PRAMコンパイラの構造
原始プログラム
目的プログラム
字句解析
コード生成
構文解析
制約検査
PRAM用並列言語の文法
parallel文
parallel( i, j, k ) 命令文
命令文
命令文
命令文
実行
実行
実行
実行
プロセッサ
プロセッサ
プロセッサ
プロセッサ
i
i＋k
i＋2k
・・・・・・・
・・・・・・・
命令文
j
parallel文の例
PRAM用並列言語の例
main{
parallel(0,10,1)
writeint($p);
}
並列アセンブラで表す
PUSHI
0
PUSHI 10
PUSHI
1
PARA
PUSHP
OUTPUT
SYNC
HALT
PRAMシミュレータの実行例
例: 2+3+5+7+1+8+5+4 プロセッサ4台
時間
35
時刻3
17
プロセッサ1
時刻2
18
プロセッサ2
プロセッサ3
5
12
9
時刻1
9
プロセッサ4
2
3
5
7
1
8
5
4
時刻0
理論値 O(n/p+logp)
和計算プログラムの実行時間
実行時間 t
100000
実行時間
理論値
10000
1000
100
1
10
100
プロセッサ数　p (個)
1000
結果
和計算プログラムについて正しい
解が出力された
実行時間は理論値とほぼ一致した
正しい動作をしている
結論
PRAM用並列言語の作成
PRAMシミュレータ（PRAMコンパイラ）の構築
機能1 PRAM用並列言語を並列アセンブラ
に変換できる
機能2 PRAM用並列言語のPRAM上での
実行時間を計測できる